机械密封培训资料

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分下列6种型式： • 201型-单端面单弹簧非平衡型密封，202 型-单端面多弹簧非平衡型密封，203型单端面单弹簧平衡型密封， • 204型-单端面多弹簧平衡型密封，205型双端面多弹簧非平衡型密封，206型-双 端面多弹簧平衡型密封。
二、结构类型
1、内流式和外流式（图3-2） 按介质泄漏方向分为内流式和外流式。
内流式：介质沿半径方向从端面外周向内泄者称为内流式。
外流式：介质沿半径方向从端面内周向外泄者称为外流式。 内流式的泄漏方向与离心力方向相反，离心力阻碍着流体的 泄漏，因而内流式泄漏比外流式泄漏量小。于是，有固体颗 粒的情况尤其应该采用内流式。这样可防止固体颗粒进入摩 擦面。
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2、内装式和外装式（如图3-3）
按弹簧是否与介质接触分为内装式和外装式。 内装式是弹簧臵于工作介质之内，外装式是弹簧臵于工作介 质之外。
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外装式特点：一般来说大部分机械密封零件不与介质接触， 且暴露在设备外，便于观察及维修安装。但是由于外装式结 构的介质作用与弹簧力相反（指常用结构）。当介质压力有 波动或升高的情况下，弹簧力余量又不大时，会出现密封不 稳定的情况以致产生泄漏。当介质压力降低时，因弹簧力不 变，在摩擦面上受负荷增大，特别在低压起动时，摩擦副的 表面间尚未构成液膜，此时比压又是最大，容易擦伤端面。 内装式受力情况比较好，刚开车时介质压力较低，由不太大 的弹簧力即可对摩擦面构成初始的密封，此时因端面比压较 小，容易形成液膜。内装式端面比压随介质压力增在而增大， 因而增加了密封的可靠性。
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配对方法： 当介质粘度小，润滑性差时，采用金属配各种非金 属（因为大多数非金属材料都有自润滑作用）；当 介质粘度较大时，采用金属与金属配对。
加工精度 由于摩擦副的端面要起密封作用，并且摩擦环要相 互滑动摩擦，故端面的加工精度影响着密封的效果 和使用寿命。因此，JB4127-85《机械密封技术条 件》规定较高。
目 录
第一节 机械密封原理和基本结构型式 一 密封原理和特点 二 结构类型 三 常用机械密封标准结构简介 第二节 冷却冲洗与安装、使用 一 密封环端面发热 二 冷却、冲洗方法及系统设计 三 机械密封的安装 第三节 特殊工况下机械密封的设计要点 一 高温条件
1
二 低温条件
三 高压与真空
四 高速 五 腐蚀性介质条件
一般情况下内装式的介质泄漏方向与离心力方向相反，泄漏情况较外装 式好。所以在介质无腐蚀以及不影响弹簧机能时，应尽可能采用内装式 结构。
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3、平衡型和非平衡型
主要按介质作用在端面的载荷程度分。 当不计摩擦副间反压力及密封圈摩擦力时，作用在端面上 的比压为：
Pc Ps
(d 2 d b ) (d 2 d 1 )
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4、旋转式与静止式
按弹簧的运转状态分为旋转式与静止式。
旋转式：即是弹簧装臵及轴的结构简单，径向尺寸较小。高 转速情况下，弹簧及其它转动零件产生的离心力很大，动平 衡要求高，有的介质经强烈搅拌后易结晶，对于这种情况宜 采用静止式较适宜。
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5、单弹簧与多弹簧
单弹簧又称大弹簧，即是在密封装臵中仅有一个弹簧与轴同 中心安装。 多弹簧又称小弹簧，即是在密封装臵中有数个弹簧沿圆周均 匀分布。
紧定螺钉把弹簧固定在轴上 静环的周向固定：静环上开槽， 然后通过防转销与静环座固定。 而静环座又与设备联在一起。
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2.密封原理
1 2 3 4
9
8
7
6
5
1-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈 4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座 9-紧定螺钉
机械密封主要是将较易泄漏的轴向密封改为不易泄漏的 端面密封。如图3-1所示，当轴转动时，带动了弹簧座、 弹簧压板、动环等零件一起转动，由于弹簧力的作用使 动环紧紧压在静环上。轴旋转时，动环与轴一起旋转， 而静环则固定在座架上静止不动，这样动环与静环相接 触的环形密封面阻止了介质的泄漏。
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4.机械密封的优缺点：（与软填料密封比较）
优 点
① 密封可靠，在一个较长的使用期中，不会泄漏或很少 泄漏； ② 使用寿命长，正确选择摩擦副材料和比压的机械密封 可用2—5年，最长的达9年； ③ 维修周期长，在正常工作的情况下，不需要维修； ④ 摩擦功率消耗少； ⑤ 轴或轴套不受磨损； ⑥ 对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感； ⑦ 适用范围广，能用于低温、高温、高真空、高压、各 种转速以及各种腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封。
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第一节 机械密封原理和基本结构型式
一、密封原理和特点
1.结构
1 2 3 4
（1）组成
9 8 7 6 5
1-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈 4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座 9-紧定螺钉 4
（2）固定
1 2 3 4
9
8
7
6
5
1-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈 4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座 9-紧定螺钉
2 2
2
2
P Ps KP
式中：Pc—端面比压，是指作用于密封面环带的单位 面积上净剩的闭合力，它主要取决于密封结构型式和 介质压力。 P——介质压力 Pn——弹簧比压（弹簧施加到密封环带单位面积上的 压紧力）
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d 2 db Ae K A 2 2 A d 2 d1
2
2
AP
A
K=0 K 1 其中： Ae——流体介质作用的有效载荷面积 A——接触面积（密封环带面积） K——载荷系数，动环的轴向受压面积与端面接触面积 之比。 d1、d2——密封环带内、外径 A db—— 平衡直径（介质压力在补偿环辅助密封处的有效 A A 作用直径） A 减小动环的轴向受压面积，可将流体压力施加在摩擦副 端面上的载荷部分甚至全部卸除。这一方法称为卸荷。 K 0 0 K 1 因此K表示的是介质产生的比压加到摩擦副上的载荷程 图3-4 度。 根据d1、d2 和db的不同，K有不同的值。（图3-4）
P P
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A
AP
A
K=0
K 1
AP A AP A
K 0
图3-4
0 K 1
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K≥1非平衡型 ：介质作用于单位密封面上的轴向压力 大于或等于密封腔内介质压力，K=1.1～1.2 0<K<1部分平衡型: 介质作用于单位密封面上的轴向压 力小于密封腔内介质压力，K=0.6～0.9 K=0全平衡型：介质对密封面无轴向力 K<0过平衡型：介质对密封面为推开力 令β=1-K，称β为平衡系数，它表示介质产生的比压在 摩擦副上的卸荷程度。 由前面Pc公式可知，β愈大，K愈小，由于介质引起的 端面比压愈小，虽然磨损很小，但不易保证密封；反 之β愈小，K愈大，端面磨损加剧并的热，甚至有咬坏 的危险，那密封就失效了。因此根据经验与试验，β不 宜超过0.5。
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3）105、111型机械密封
105型为非平衡型，111型为平衡型，与和第一种型式 比较，不同的是弹性元件为多个沿周向均匀布置的小 弹簧，传动方式是靠传动螺钉，通常也按内流内装式 设计。
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4）114型机械密封
114型机械密封为单端面、单弹簧、非平衡结构，旋转 环是靠推环的拨叉带动耳环传动，按外流外装式设计， 主要用于化工腐蚀泵上。
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机械密封一般有四个密封处：
A、动环与静环之间的密封——动密封
B、动环与轴或轴套之间的密封——相对静密封 C、静环与静环座之间的密封——静密封 D、静环座（压盖）与设备之间的密封——静密封
1
D
2 3 4
ห้องสมุดไป่ตู้
C
B
9 8 7
A
6 5
机械密封的主要 特点是密封面为 垂直于旋转轴线 的端面。
1-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈 4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座 9-紧定螺钉
机械密封为软填料密封的10～50％
有磨损，用久后要更换 要经常维护，更换填料，个别情况 寿命很长，很少需要维修 每班换一次 高压、高温、高真空、高转速、大 可以 直径密封不能解决 加工要求一般，填料更换方便 一般 动、静环表面粗糙度及平直度 要求高，不易加工，成本高， 装拆不便 动、静环要求较高
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三、常用机械密封标准结构简介
1、泵用机械密封标准结构 1）103、109型机械密封 103和109型均为单端面、单弹簧、旋转式结构，靠并圈弹簧 及带耳环的推环传动，103为非平衡型，109为平衡型，通常 按内流内装式设计，为国内使用最为普遍的一种结构。
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2）104、110型机械密封
104为非平衡型，110为平衡型，也按内流骨装式设计， 与前两种不同之处在于它们是靠带耳环的传动套传动。
一般说负荷较轻而且大量生产的密封采用单弹簧为佳，小量 生产且在严格的条件下使用时，则都采用多弹簧。
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6、单端面、双端面和多端面 按摩擦面对数分为单端面、 双端面和多端面。 单端面：指在密封机构中仅 有一对摩擦副。 双端面：指在密封机构中有 两对摩擦副，且两对摩擦副 处于相同封液压力下（图35）。
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3.基本构件
（1）动环和静环
材料 较好的耐磨性，能有减摩作用（即f要小） 良好的导热性，把摩擦热及时传出 孔隙率小，结构紧密，以免介质在压力下有渗 透。 动、静环是一对摩擦副，它们的硬度各不相同。
一般动环的硬度比静环的硬度大。动环的材料可用 铸铁、硬质合金、高合金钢等，在有腐蚀介质的条 件下可用不锈钢或不锈钢表面（端面）堆焊硬质合 金、陶瓷等；静环的材料可用铸铁、磷青铜、巴氏 合金等，也常用浸渍石墨或填充聚四氟乙烯。
密封机构中有两对以上的摩 擦副且密封腔的压力逐渐降 低，根据摩擦副的对数分别 称为双端面、三端面和多端 面。